Uzun bir aradan sonra tekrardan merhaba 'blogosfer'!

Önümüzdeki Salı, yani 22 Eylül 2020'de Tesla'nın 'Battery Day' adında bir etkinliği var. Bu etkinliğin yapılacağı 1 yıldan uzun bir süredir biliniyor ve Mart'tan bugüne kadar birkaç kez COVID kaynaklı sebeplerle ertelendi. Normalde e-mobilite ya da otomobil çevrelerinde ses getirmesini beklemeyiz ama her tarafta ciddi bir 'Battery Day' amigoluğu var. Demek ki TSLA artık bir teknoloji şirketi olmuş. İki gün önce yapılan Apple Eylül etkinliği kesinlikle eski WWDC ya da iPhone tanıtımları gibi ses getirmezken ne olduğu daha tam belli olmayan Battery Day gündem oluyor. Elektrik çağı gerçekten kapımızda.

Peki Battery Day nedir? Yani ne tanıtılacak?

Gerçek cevap kimsede yok. Tahminler var. Benim tahminime göre Tesla'nın uzun süredir üzerinde çalıştığı pil teknolojilerinde bulunduğu noktayı göstereceği bir gün olacak. Bugüne dek hiçbir otomobil üreticisinin direkt dahil olmadığı pil hücrelerini, Tesla'nın kendi bantlarında üretim planlarını da sonunda öğrenebileceğiz. Tesla'nın Model 3 ve Model Y pil hücrelerinin Gigafactory Nevada'da üretildiğini daha önce duymuşsunuzdur. Ancak bu hücreler Tesla tarafından değil, Tesla'nın sağladığı alanda kendi makineleri ve personeli ile faaliyette bulunan Panasonic tarafından üretiliyor. Model S/X için ise eski Roadster günlerinden beri kullanılan klasik format 18650 ise yine Panasonic tarafından Japonya'da üretilip Fremont'a gönderiliyor. 

Günümüzde tamamen Asya'nın hegemonyasında olan pil hücresi üretiminde Amerikan Tesla'nın nasıl konumlanacağını görmek çok heyecanlı olacak. Tesla enerji yoğunluğunu arttırıp teknolojiyi yukarıya taşımaya devam mı edecek yoksa teknolojiyi daha da büyük kitleler tarafından erişilebilir kılmak için fiyatı daha da aşağı indirecek verimlilik gelişmeleri ve ölçek ekonomileri mi açıklayacak? Yoksa da ikisi birden mi?

Tabii Tesla'yı da sadece büyük resimden bakarak pembe boyamayalım. Belki de etkinlik Elon Musk'ın yine çıldırıp çok ciddi çılgın iddialarda bulunduğu, manşetlere çıkan, ses getiren ama meyvelerinin çok fazla görülmediği etkinliklerden biri olacak. Tesla tabiri caizse kuru 'hype'ı çok seven bir şirket. Hayal kırıklığı ihtimali yok denemez.

Yine de Battery Day'i ve Tesla'nın arka planda pil hücresi kaynaklı süren faaliyetlerini deştikçe heyecanlanmamak elde değil. Çünkü Battery Day'de ulaşılacağı düşünülen sonuçların kaynak kodu Tesla'yı bugünlere taşımış en önemli etmeni, belki de Tesla'nın DNA'sını taşıyor: kademeli geliştirme.

Gigafactory'de Tesla Model 3 Pil Üretimi Başladı!
Tesla CTO'su JB Straubel Tesla'nın ilk günlerinde ilk baarya paketlerinden birini el ile yaparken. (Kademesel geliştirmenin örneği)

Yazılı ortama geri dönüş yapmak için uzun süre sonra bu siteye giriş yapınca 2014'de başlayan Tesla yolculuğum ve o günler aklıma geldi. İlk yazım da artık tamamlanmış olan Çok Gizli Tesla Ana Planı'nın tercümesi idi. Şaka değil gelecekte yaşıyoruz. Şahsen 2013 yılından beri Tesla'yı günlük takip eden birisi olarak bugün gelinen noktayı bir saniyeliğine durup, dışarıdan bakıp görünce ister istemez donup kalıyorum. O zamanlar tartışılan bazı şeyler;
  • Tesla ABD krizinde uygun fiyata Toyota'dan aldığı Fremont fabrikasında yılda 10-20 bin adetten fazla araç üretebilecek mi?
  • Elektrikli otomobil üretmek karlı değil.
  • Gelecek hidrojende mi yoksa akülü elektrikli otomobillerde mi?
  • Model S güzel ama büyük otomobil üreticileri istedikleri zaman zaten en iyi elektrikli arabayı yapabilirler.
Yaklaşık 8 yıllık sürede gelinen noktada artık konuşulanlar ise;
  • Tesla Shanghai, Berlin ve Texas fabrikalarını en hızlı şekilde bitirip Dünya'da yıllık toplam 1 milyon otomobil üretim hedefine 2021 sonunda ulaşmayı hedefliyor.
  • Tesla pandemik düzende gerileyen otomobil sektöründe satışlarını arttıran tek otomobil üreticisi oldu. Üst üste 4 çeyrek kar açıkladı.
  • EPA testlerine göre Tesla Model S, Porsche Taycan'ın tam iki katı menzile sahip oldu.
  • Volkswagen CEO'su Tesla'yı lider olarak kabul ettiklerini açıkladı. Tesla'nın üretim hedeflerine VW grubu 2 sene sonra ulaşmayı hedefliyor.

Küçük nostaljimi yaptığıma göre devam edebiliriz. Bu eski günleri hatırlatma sebebim Tesla'nın ne kadar çağ atladığını gösterip, bir çağ daha atlayacağı günün arifesinde olduğumuzu anımsatmak. Her atlanan çağın DNA'sında aynı gen var; kademesel geliştirme.

Tesla kurulduğu zamandan bugüne araştırmaların gelecek için umut verdiği, bilim adamlarının hedef tahtalarında olan mucizevi pil teknolojilerini beklemedi. Solid State elektrolitler, Lithium Metal aküler, Hidrojen elektrikli arabalar...

Tesla ilk önce şartlar mümkün olursa bu mümkün bakın diye Dünya'da arzı yüksek, enerji yoğunluğu alternatiflerinden iyi diye laptop pillerinden devasa bataryalar geliştirdi. Spor otomobillerin elektrikli olabildiğinde benzinlisinden dahi iyi olabileceğini gösterdi. Tüm Dünya pil teknolojisi elektrikli otomobil kullanımına uygun değil düşüncesinde iken arabalarda kullanılma niyeti hiçbir zaman olunmamış küçük lityum-iyon laptop pillerinden(18650) binlerce kullanarak otomobil bataryaları yaptı. Her çevre güvenli değil, uzun ömürlü olmaz, yanar, enerji yoğunluğu hedeflenen noktada değil diye muhalefet ederken günün pil hücresi teknolojilerini en ideal kullanmayı sağlayan batarya paketi teknolojisi geliştirildi. Tesla Roadster ya da Model S bataryalarına bakarsanız Tesla'nın icat ettiği yeni hiçbir şey yok. Yaptıkları, doğru entegrasyon ve mevcut teknolojilerin üstüne koyarak ilerlemek. Fizik temel prensipleri ile yaklaşıp teoride mümkün olan her şeyi gerçekleştirmeye çalışmak. Mümkün olmak için X bir gelişmenin gerçekleşmesi gereken şeyleri ya da 'ümitleri' beklememek.

Özellikle 'Batarya Teknolojisinde Çığır Açan Buluş!' tarzı manşetleri eminim birden fazla kez görmüşsünüzdür. Bu haberler hep laboratuvar aşamasında kanıtlanan bir teorinin heyecanıyla yazılır. Ancak bu heyecanın meyve verip hayatımıza karışması için güvenlik, uzun ömür, performans, üretim maliyetleri, kullanılan malzemenin nadirliği gibi birkaç kutuyu birden işaretlemesi gerekiyor. Tesla bu erken aşamada çabaların meyve vermesini bekleyip kenara çekilen 'dev oto' sektörünün aksine temel prensipler ile elde olan ile en iyisini yaptı. Bunu deneyen tek olduğu için ve yine temel prensipler bunu gerektirdiği için olabildiğince fazla şeyi kendi bünyesinde topladı, dikey entegre oldu.(Güç elektronikleri, motorlar, batarya, koltuklar vs Tesla'nın kendi fabrikasına üretiliyor)

Bundan sonraki hedefte de artık emtia sayılabilecek pil hücrelerini üretmek var.

Peki ya Panasonic?

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Model S ve X'te kullanılan, Panasonic'in Japonya'da ürettiği 18650 hücreleri

Tesla kendi pil hücrelerini üreteceği için Panasonic ortaklığı tabii ki bitmeyecek. Aksine Panasonic yüzünden kendi pil hücrelerini üretecek bile olabilir. 2017 yılında Gigafactory ilk etabında faaliyete başlarken ve tüm Dünya nefesini tutmuş 500,000 adet ön rezervasyon almış Model 3'ün teslimini beklerken Panasonic pil hücreleri üretim darboğazı olmuştu. Bu darboğaz zamanla aşılsa da her 2 senede bir ikiye katlanan Dünya pil talebi ile Tesla'nın başı çekmesi birleşince hala arz aslında yetmiyor. Tesla'nın açtığı yola rağmen Dünya'da halen yeteri kadar pil üretim yatırımı da yok. Hatta Tesla Shanghai fabrikasında üretilecek arabalar için Çin'den CATL ile, bazı enerji ürünleri için LG Chem ile antlaşmalar bile yaptı. Hatta Çin'de üretilen Model 3'ün en düşük menzilli ve uygun fiyatlı versiyonu için(SR) yine Çinli CATL'den daha önce hiç kullanmadığı Lityum-demir-fosfat hücreleri alma durumları bile var. Üstelik Tesla pil hücresi üretimine emekleyerek başlayacağı için zaten satın alabildiği tüm pillere ihtiyacı var.

Yenilenen Model S ve Model X?

Tesla'nın kendi içinde pil hücresi üretme projesine içeride verdiği isim 'Project Roadrunner'. Kaliforniya'da bulunan

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
2019 başında Nürbürgring'de test edilen ve yeni Roadrunner piller ile Plaid (üç motorlu) çekiş mimarisini kullandığı düşünülen test aracı

Fremont fabrikasında iki katlı ve inşaatı halen süren bir bölgede birkaç aydır pilot üretim bantları görüldü bile. Yine dedikoduları çıkmış bir başka Tesla içi gizli proje ise Palladium. Söylentilere göre Palladium Tesla'nın Model S ve X için yeni geliştirdiği, arka aksta iki, ön aksta bir motora sahip ve meşhur Ludicrous modun bir üstü olacak 'Plaid' çekiş sistemi. Battery Day'in adını ve yapılacağını ilk olarak 2019 Nisan'da yapılan Autonomy Day'de duymuştuk ve o gün adı Battery and Powertrain Day idi. O yüzden 22 Eylül'de yeni çekiş sistemi ile tanışmamız da olası.

Üstelik bu tanıtılacak yeni teknoloji veya ürünlerin gerek ilk aşamada düşük üretim adedinde kalacak olması, gerek ilk üretimde oluşacak pahalılık, gerek iyi bir teknoloji gösterme platformu olmaları sebebiyle yenilenecek Model S ve Model X'te vücut bulması çok muhtemel. Son yıllarda elektrik devrimini isteksizce kabul etmeye başlayan 'dev oto'nun ilk nesil elektrikli araçlarının yeni yeni bazı değelerde Tesla'ya yetişmeye başlaması ile çılgın özellikler vaat eden ve içi/dışı yenilenmiş Model S/X haberi Dünya manşetlerini süsleyecektir. Bu da 22 Eylül'ün ihtimalleri arasında.

Geçelim Teknik Detaylara!

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Fremont fabrikası içinde Roadrunner pilleri için yeni yapılan ek bina inşaatı

Biraz da araştırmalarımda kanıtlarını bulduğum, bir araya geleceğini düşündüğüm kademesel gelişmelerden örnekler vereyim. Tesla aslında 2008 yılından beri pil hücreleri ile ilgili çeşitli patent başvurularında bulunuyor. Batarya paketleme ile bu kadar haşır neşir ve elinde bu denli veri bulunan bir şirketin pil hücrelerini yakından incelememesi garip olurdu. 2012'den bu yana kimyasal enerji yoğunluğu anlamında beklenen gelişmeyi verememiş ama fiyatlarda ciddi düşüşleri ve batarya paketlemede yeni teknolojiler ile iddialı hale gelmiş akülerin birkaç minik gelişme ile ne kadar daha iyi hale geleceğine bir bakalım. İşte Tesla'nın yakaladığı ve pil gününün mutfağında olan birkaç gelişme;

<li><strong>Hızlandırılmış testler ile keşfedilmiş mucizevi formülde elektrolit sıvıları</strong></li>

Lityum akülere hayatını vermiş Kanada'lı Prof. Jeff Dahn 2015 yılından itibaren Halifax Üniversitesi, Nova Scotia bünyesinde bulunan batarya araştırma laboratuvarının fonlamasını Tesla'dan almaya başladı. Bir nevi Tesla Jeff Dahn'ın bonservisini aldı. Yüzlerce buluşu olan Jeff Dahn'ın en büyük buluşlarından biri ise pil keşiflerini hızlandıran 'Kolombik Verimlilik' makinesi. Eskiden, yeni bir pil kimyası geliştirildiğinde çeşitli koşullarda ömrünün ölçülmesi için haftalar, aylar, belki yıllar geçmesi gerekiyordu. 1000 döngüde pilin eskime durumu gibi ölçümler için gerçekten1000 döngü yapılması gerekiyordu. Jeff Dahn Tesla ile aynı vizyonda düşünerek temel prensipler ile yaklaştı ve pilin eskimesine sebep olan şeyin temeline indi. Temel prensip ile, pile verdiğiniz enerjinin tamamını geri alamayınca aradaki fark pilde yaşadığınız kayıp anlamına geliyordu. Yani 1 birim şarj ettiğiniz akü 0.99 birim enerji geri veriyorsa bu pilin kolombik verimliliği 0.99'dur. İkinci döngü şarjınızda 0.99 doldurabildiğiniz pil 0.98 geri verecek. Üçüncü dördüncü derken bu kolombik verimlilik ile 10 şarj/deşarj döngüsü sonrası pilinizin kapasitesi %90'a düşecek. Yani aslında 0.99 verimlilik bile çok az. Hedef 0.9999999999

Jeff Dahn çok yüksek hassaslık seviyesinde enerji ölçebilen makinesiyle çeşitli elektrolit katkı maddelerinin, hücrelere yapılan küçük değişikliklerin sonuçlarının yıllar sonra ne olabileceğini tek seferde kolombik verimliliği ölçerek görebildi. Çalışmaları çok hızlı meyveler vermeye başladı. 2019 yılında ise çok büyük ses

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Prof. Jeff Dahn, kolometri makinesinin önünde

getiren 'Milyon millik pil' makalesini yayınladı. Bu makalede bildiğimiz elektrolit sıvısına çeşitli katkı maddeleri ekleyerek kapasite azalmasına sebep olan istenmeyen reaksiyonlar en aza indirilmişti. Sonuç ise 5000 döngü sonrası hala kapasitesinin %90'ını koruyabilen, otomobilde kullanıldığında milyon mil dayanabileceği için milyon millik pil adı verilen hücre idi. Üstelik bu makalede yayınlanan verilere göre hücreler normal lityum pillerin aksine daha da yüksek gerilime, yani 4.3V'a kadar şarj ediliyordu. Yani daha yüksek gerilim sayesinde hem daha çok enerji verebiliyorlar, hem de daha dayanıklılar. Üstelik bu kadar uzun ömürlü dayanan bir pili dilerseniz enerji yoğunluğunu arttıran ama ömrü kısalttığı için tercih edilmeyen farklı kimyasallar ile birleştirip, daha yoğun enerjide ve bugünün pilleri kadar dayanan hale de getirebilirsiniz. İsterseniz de mevcut kimyasal gelişmeler yolunda ilerleyip çok raydan çıkmadan 5000 döngü dayanır hale getirebilirsiniz.

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Milyon millik Jeff Dahn pilinin 5000 döngüde kapasite grafiği, diğer pillere kıyasla.

2. Maxwell'in Satın Alınması

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Maxwell Technologies adında yıllardır faaliyet gösteren bir kapasitör üreticisi şirketi Tesla 2019 yılının başında satın aldı. Bu satın alım sonrası Tesla'nın bataryalarında süper kapasitör kullanma ihtimali çok konuşuldu. Hatta Elon Musk süper kapasitörler üzerinde öğrencilik yıllarında çok hevesli çalışmalar yapıp Maxwell'e iş başvurusunda bile bulunmuştu.

Kader yollarını tekrardan garip bir şekilde birleştirmiş.

Ancak Maxwell incelendiğinde ellerinde Tesla'nın ilgisini çeken esas şeyin bir üretim tekniği olduğu ortaya çıkıyor. Maxwell'in normalde kapasitör üretimi amacıyla keşfettiği fakat daha sonra lityum-iyon pillerin üretiminde de çok katkısı olabildiği anlaşılan bu tekniğin adı 'kuru elektrod kaplama'.

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Piller Nasıl Çalışır? Bu kadar teknik seviyeye inmişken bir pilin basit çalışma prensibini hatırlayalım. Sandviç yapı diye tabir edebileceğimiz piller aslında kimyasal malzeme olan anod ve yine kimyasal malzeme olan katod arasında oluşan kimyasal gerilim farkının kontrol edilebilir reaksiyonlar ile elektrik olarak kullanılmasıdır. Yani anod ve katod arasında lityum iyon transferi ile elektrik açığa çıkar. Tabii bu transferin olması için iki elektrod arasında kısa devreyi engelleyecek bir seperatör, lityum iyonların 'yüzebilmesi' için elektrolit ve son olarak elde edilen elektriğin hücre dışına taşınması için akım toplayıcılar. Bu sandviç katmandan oluşan yapı dürüm gibi sarılıp bir silindir tenekeye yerleştirilince silindir hücre, daha geniş dikdörtgen sarılıp poşete konulunca poşet hücre, prizmatik kutulara yerleştirilince de prizmatik hücre olur. Ama esas pil yukarıda tabir ettiğim sandviç yapıdır.

Pilin çalışmasını anladığımıza göre, pillerin eskimesine sebep olan başlıca faktör anod ve katod arasında seperatörün engelleyemediği istenmeyen reaksiyonlar. O reaksiyonun oluştuğu bölgede 'dendrit' oluşur. Sonuç olarak oraya tekrardan lityum iyonlarının tutunması mümkün olmaz ve kapasite azalır. Bu istenmeyen reaksiyonlardan başlıca sebebi elektrod üretilip akım toplayıcı üzerine uygulanırken çeşitli kimyasal materyalin bir arada tutunmasını sağlayan yardımcı kimyasal sıvılar. Daha doğrusu geride bıraktıkları. Çünkü pil hücresi üretiminde bu sandviç yapı oluşturulurken elektrod malzemesi sıvı halde kaplanıyor, daha sonra kurutuluyor. Ama bu kurutma sonrası istenmeyen bazı kimyasallar elektrod içinde kalıyor ve ileride pil hücresinde istenmeyen reaksiyonlar oluşmasına sebep olabiliyor. Üretimi zorlaştırdığı gibi ürünün de kalitesini düşürüyor.

İşte Maxwell, elektrodun sıvı değil, katı ve 'sakız' adı verilen bir hale getirilip kaplanmasını mümkün kılan bir teknik bulmuş. Yeni kuru elektrod kaplama tekniği bantın uzunluğunu birkaç kat kısalttığı ve kurutma işlemini ortadan kaldırdığı gibi (yani üretim hızını hızlandırdığı) istenmeyen reaksiyonları da azaltıyor. Maxwell'in kendi dökümanlarında bu yöntemin enerji yoğunluğunu %10 arttırdığı, pilin iç direncini azalttığı gibi iddialar da var. Tesla'nın üreteceği pil hücrelerinde bu yöntemi kullanması bekleniyor.

3. Kutupsuz(Tabsız) Elektrod

Daha yeni, henüz 2020 Mayıs ayında, ABD patent ofisi tarasından Tesla tabsız elektrodlu pil hücresi patenti yayınlandı.

Biraz yukarıda pil hücresinin anlattığım çalışma prensibine göre sandviçin en üst katmanı sayılabilecek akım toplayıcılar, topladıkları akımı pilin dışına belirli ince plakalar (tab) ile aktarır. Bu plakalar da pilden dışarı çıkmaya çalışan elektronların aslında tüm sandviçten gelip bir ince plakaya toplanmasına sebep olur ve bu elektron trafiği yaratır. Bu trafiğin de pil dilinceki karşılığı yüksek iç direnç. Bu iç direnç pilin ısınmasına sebep olur. Isınma da pilden yeteri kadar güç alamamaya ya da yavaş şarj hızına sebep olabilir.

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir

Tesla yeni aldığı patentte hücrenin içinde bu ince plaka olan tableri kaldırmış (pilin kutup başları da diyebiliriz) ve onun yerine akım toplayıcı metalleri biraz daha geniş yaparak sandviçin boylu boyunca temas sağlamış. Bu sayede elektronlar daha hızlı, oldukları şeritten, dışarı çıkabiliyor ve trafik olmuyor. Direnç düşüyor ve daha hızlı şarj/deşarj mümkün oluyor. Üstelik ince plakalardan kazanılan alanda sandviç panel daha büyük yapılabilir ve pilin enerji yoğunluğu da artabilir. Çünkü pilin içinde genel maddeye göre etken madde oranını artar. Patent yayınlanmış olmasına rağmen Roadrunner projesi kapsamında üretilecek hücrede ilk aşamada bu tabsız tasarım olacak mı emin değilim ama iddiaya girecek olsam kullanılacağı yönünde girerdim.

4. Nano Malzeme ile Kristal Kaplama

UC San Diego'da Batarya Laboratuvarını yürüten Dr. Shirley Meng de pillerin neden kapasite kaybettiğini inovatif yollardan araştıranlardan. Shirley Meng kapasite

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Sağ: sağlıklı hücre Sol: Dendrit oluşumu ile kapasitesi azalan/ölen hücre

azalmasına sebep olan istenmeyen reaksiyonları incelemek için x-ray ile pil hücrelerini şarj-deşarj esnasında izlemiş. Keşfettiği ise şarj-deşarj esnasında oluşan stres ile anod ya da katod tarafındaki elektrodların zaman için çatlaması, parçalanması ile istenmeyen reaksiyona(dendrit oluşumu) daha müsait hale geldiği. Bu yüzden malzeme biliminde yeni gelişmeler ile nano malzemeler ve tek kristalden oluşan bütün malzemeler kullanılarak bu çatlamalar en aza indirilmeye çalışılıyor. Tesla kendi hücrelerinde bu kristal malzeme kaplama metodunu kullanabilirse hem iç direnci düşürme, hem de pil ömrü konusunda çağ atlayabilir. Şahsi görüşüm henüz bunun için erken olduğu ve ilk aşamada kullanacakları 'minik ama emin gelişmeler' kategorisine bu girmeyecek.

Ama tesadüf müdür bilmesem de Dr. Shirley Meng daha önceden Maxwell'de çalışmış. Üstelik sürekli Twitter'dan Tesla'nın pil geleceğinin parlaklığı ile ilgili açıklamalar yapıyor.

5. Kobalt'tan Kurtulmak? (Roadster ve Classic S 11kg, S/X 7kg, 3/Y 4,5kg CO)

Tüm Dünya'da pil üreticilerinin hayali en çok kullanılan ve pil hücresine stabillik katan malzeme olan Kobalt'tan kurtulmak. Ama maalesef genelde elektrikli otomobillerde kullanılan NMC ya da Tesla'nın otomobillerinde kullandığı NCA kimyalarında hala kobalt kullanılıyor. Maalesef deme sebebim kobaltın hücrelerin fiyatını en çok yükselten malzeme olması ve madenciliğinin tartışmalı madenlerde, genelde Afrika'da savaş lordlarının etik olmayan şartlarda üretip sattıkları yerlerden gelmesi. Küresel pillerde kobalttan kurtulma yarışında her gün her üretici farklı açıklamalar yapıyor ama kobalttan tamamen kurtulmak hemen hızlıca beklediğim bir şey değil. Tesla bu konuda yıllar içinde iyi mesafe kat ettiyse de hemen Battery Day'de kendi tanıtacakları ve üretecekleri hücrelerin ilk nesilinde kobaltsız hücre beklemiyorum. Ama hedef tahtasında zaman içinde olduğuna eminim.

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Kobalt madeni...

6. Daha fazla silikon: SilLion Colorado'da Tesla'nın müşterisi. (iş ilanları var)

Tesla aynı batarya paketi yapısı ile 2016 yılında 85kWh'dan 90kWh'a ana batarya kapasitesini yükseltirken kimyasal bir değişiklik yapmıştı. Anod tarafı elektrodlarda genelde sadece grafit kullanılmasına rağmen çok eser miktarda silisyumu anoda ekleyerek ufak bir enerji yoğunluğu artışı yaşanmıştı.

Anoda eklenen silisyumun enerji yoğunluğu arttırmada ciddi potansiyeli olduğu geniş çevrelerce biliniyor. Ancak silisyumun problemi şarj/deşarj esnasında çok falza genişleyip küçülmesi. Bu, elektrodda gerçekleşen istenmeyen reaksiyon ya da çatlamaları hızlandırıp, enerji yoğunluğu yüksek silisyumlu hücrelerin ömrünün daha kısa olmasına sebep oluyor. Tesla 85-90 pil geçişinde bu eklenen silisyum miktarını çok az tutarak kendini garantiye almıştı. Yine bu metoda başvurabilir mi? Belki. İşte nedeni.

Kolorado'da SilLion adında bir şirket var ve bu şirket silicon(silisyum, bildiğimiz silikon değil) katkısı ile pil anodları üretme teknikleri üzerine çalışıyor. Silisyumlu anodu tek kristal kaplamalı(bir üstteki madde) bir metod ile üreterek negatif etmenler ortadan kaldırılabilir ve %10-20 arası enerji yoğunluğu artışı yaşanabilir. Bu Battery Day'de göreceğimiz bir şey mi bilinmez ama SilLion ve Tesla'nın birlikte çalışmaları olduğu kesin bilgi. Çünkü SilLion'un müşterileri arasında Tesla'nın adı var ve Tesla'nın muhtemelen SilLion ile çalışma yapılan laboratuvar için pil hücresi üzerine Tesla iş ilanlarının Kolorado'da görülmüşlüğü var!

Tüm bu teknik gelişmeler sonucunda, kaç tanesi kullanılırsa kullanılsın, yaşanacak gelişme bence şöyle olacak.

  • Daha düşük iç direnç sebebi ile daha kalın anod/katod kapalamaları yapılabilecek.
  • Daha kalın elektroddan oluşan hücreler ve elektrolit sıvısı katkısı gibi gelişmeler ile enerji yoğunluğu artacak.
  • Daha düşük direnç ve kutupsuz elektrodlar sayesinde termal yönetim daha küçük bir dert haline gelecek. Hücre Model S/X'de 18mm çap, Model 3/Y'de 21mm çap sonrası daha da büyüyecek ve 40mm çapına çıkacak. (Bu electrek tarafından sızdırıldı bile ve tahmin edilen bir şey idi. Son 4 ayda aldığım notlarda mevcuttu)
  • Daha büyük hacimde hücre, aynı enerjideki bir batarya için daha az hücre kullanımı anlamına gelecek.
  • Daha az hücre kullanımı daha az lehim ve paketleme işçiliği olacağı için pil hücresi haricinde batarya paketleme maliyetini de düşürecek.
  • Daha az hücre, aynı zamanda bataryanın içinde hücreye oranla diğer malzeme oranını arttıracağı için aslında batarya paketi enerji yoğunluğu da artacak.

Battery Day: Tarih Tekerrürden İbarettir
Electrek tarafından sızdırılan yeni ve çok daha büyük (40mm) pil hücreleri

Bugün Tesla'nın pil teknolojisi (Panasonic'in ürettiği, birlikte geliştirilen) yaklaşık 270-280Wh/kg enerji yoğunluğuna sahip. Yukarıdaki takip edebildiğim potansiyel kademeli gelişmelerin tamamı teoride olduğu gibi birbirine etki ederek çalışsa 400+Wh/kg enerji hayal değil. Bu gerçek olsa 1000km tek şarj ile gidebilen ya da yine 400km tek şarjla giden ama 300kg daha hafif olan elektrikli arabalar mümkün olur. Hem de muhtemelen daha uygun fiyata. Ama ben tamamının teoride sunduğu potansiyelde gerçekleşeceğini düşünmeyip, yani yukarıdakilerden darasını düşüp 300-320Wh/kg enerji yoğunluğuna sahip pil teknolojisinin tanıtılacağı tahminim ile bu uzun ama ender rastlanan yazımı bitireyim.

Bütün bu istatistikler ile ve yeni 'Roadrunner' piller ile ertelenip duran meşhur Tesla Roadster 2'yi mümkün kılacak ve pek çok 'dev oto'nun tabuttaki son çivisi olacak. 2012 yılında piyasaya sürülen Model S'in menzil/şarj/verimlilik özelliklerinin pek çok firma tarafından 8 yıl sonra hala geçilemediği bir devirde, son yıllarını kasa değişimi, iç tasarım gibi konuların odağında geçirmeyip eleştirilen, bu süreçte enerjisini hep fabrika ve üretim tekniği gelişmeleri, dikey entegrasyon gibi konulara harcamış Tesla'nın attığı adımın büyüklüğünü izlemek keyifli olacak. Tarih tekerrür edecek, olmaz o iş diyenler izleyecek, eldekini adım adım geliştirmeye çalışan yürüyecek.

Salı günu YouTube'dan yapacağım canlı yayında Battery Day'i birlikte izleyip yorumlarken görüşmek üzere!

Teknik kaynak: Youtube'da Limiting Factor kanalı